电路原理第二章课后习题答案
10 2 10
1R
Rx
r
r
Rx
Rx
7.5 7.5 ......
Rx
r
Rx
1'
3'
2'
(a)
2' (b)
1'
(a-1)
图 2.6
解:(a)设 R 和 r 为 1 级,则图题 2.6(a)为 2 级再加 Rx 。将 22 端 Rx 用始端
11 Rx 替代,则变为 4 级再加 Rx ,如此替代下去,则变为无穷级。从始端11 看等
30
40
30
40
30
40
30
40
R
R
(a 1)
(a 2)
由图(a-1)得:
R (30 40) 35 2
或由图(a-2)得
R 30 40 35 22
(b) 对图(b)电路,将 6Ω和 3Ω并联等效为 2Ω,2Ω和 2Ω并联等效为 1Ω,4Ω 和 4Ω并联等效为 2Ω,得图(b-1)所示等效电路:
Im1 20 Im2 6V m1 41 Im2 9.2V
答案 2.18
解:以节点①为参考点的各节点电压相对以节点④为参考点的节点电压降低了
U Un1 Un4 7V 。 则
Un1 0 Un2 Un2 U 5V 7V 2V Un3 Un3 U 4V 7V 3V
(1
(0.5 1) 0.5) Im1
Im1 (0.5 1) Im2 1 (0.5 1 2 1) Im2
Im3 5V 3 Im3
0
Im3 2I
由图可见,控制量和待求电流支路所在回路均只有一个回路电流经过,即
I m2 I , Im1 Ix 。这样上式可整理成
(1
(0.5 1) 0.5) Ix
Il Il2
2
5 Il3 (5 6)
0 Il3
12V
Il3 10Il1
联立解得
Il1 1A
Il2 5A
Il3 10A 所求支路电流
I Il2 Il3 5A 答案 2.15
解:适当选取独立回路使受控电流源只流过一个回路电流,如图所示。
0.5
Im1 1 I x
1
Im2
I m3
2
I
对图示三个回路所列的 KVL 方程分别为
注释:在最简等效电源中最多含两个元件:电压源与串联电阻或电流源与并联
电阻。
答案 2.8 解:(a) (1)将电压源串电阻等效为电流源并电阻,如图(a-1)
+ 4V _ 2
3A
6A
I
2
2
7
(a-1)
(2)将两并联电流源电流相加,两 2 电阻并联等效为1 电阻,2A 电流源与 2 电阻并联等效为 4V 电压源与 2 电阻串联,如图(a-2)
10
10
I1
10
I2
I1
5
30V
10
10 3
3
10 10 3
30V 10 3
5 3
(d)
(e)
由图(e)求得:
I1
(10
30V 10 / 3 5
5/
3)
1.5A
再由图(d)求得:
I2
0.75A
1 2
A
0.75A
答案 2.11
解:如图所示
I5 rI4
R5
R3
m3
①
I1 R2
② ③
I2 I6 R3 I3
将两个并联的电流源电流相加得图最简等效电路(a-3)。
1A
10V
1A 2A
3A
5
5
5
(a-1)
(a-2)
(a-3)
(b) 图(b)中与电压源并联的 5 电阻不影响端口电压、电流。电路的化简过程
如图(b-1)至图(b-3)所示。
10A
50V
5
5
50V 5 50V
5 100V
(b-1)
(b-2)
(b-3)
Ix (0.5 1) I 1 2I 5V (0.5 1 2 1) I 3 2I
0
解得
Ix 5A 答案 2.16
10
50
-
8V
I1 40 U I2
U
解:选图示回路列回路电流方程:
-40
(10 40) I1 40 I1 (40 50) I2
I2 8V 40
(I2
I1)
整理得:
包含电流源,如果不特别求取电流源电压,可以减少一个方程。
(a) 对节点①列 KCL 方程:
I1 I2 I3 0.1A
对图示网孔列 KVL 方程
网孔 m1: 网孔 m2 : 网孔 m3:
10I1 20I2 4V 20I2 5 0.1 U 5 0.1A 10I3 U 2V
(b) 对节点①列 KCL 方程:
I
I 76V 4Ω
76V 4Ω
0.1I 5Ω
0.5I (b-1)
0.6I 5Ω
I
76V
5Ω
0.5I 4Ω
(b-2)
(d)
(b-3)
对等效化简后的电路,由 KVL 得
76V 0.5I (4 5)I
I 76V / 9.5 8A 答案 2.9
解:
(a) 此电路为平衡电桥,桥 30Ω电阻上的电流均为零,将其断开或短接不影响 等效电阻,分别如图(a-1)和(a-2)所示。
10
I1
10
10 I2
30V
10
10
I1
10 10 I2
30V
10
10 I1
10 30V
10 I2 10
10 10
10
10
(a)
R
(b)
(c)
以图(b)为例计算 图中
R 10 1 (10 10) 20 2
I1
30V R
1.5A
由分流公式得
1 I2 2 I1 0.75A 解法二: 将图中下方的三角形联接等效成星形联接,如图(d)。进一步化简成 图(e)
+
UR
_
I2 20mA
20k
(a)
(b)
图中等效电阻
R (1 3)k // 5k (1 3)5 k 20 k
1 3 5
9
由分流公式得:
R I2 20mA R 20k 2mA 电压
U 20k I2 40V 再对图(a)使用分压公式得:
3 U1= 1+3 U =30V
答案 2.3
解:设 R2 与 5k 的并联等效电阻为
解:选如图所示独立回路,其中受控电流源只包含在 l3 回路中,其回路电流 Il1 10I1,并且可以不用列写该回路的 KVL方程。回路电流方程如下:
4 Il2
12V 10I1
3 2 Il1
5 Il3 6
I1
I
(3
(2 3 5) Il1 (3 5) Il1 (3 4 6
5) 5)
接列入回路电流方程:
(10 20) 20 Im1
Im1 20 I (20 15)
m2
Im
4V 2 U
10V 10V
(1)
8 Im3 2 I U 0
补充方程 Im2 Im3 0.1 A
(2)
将控制量用回路电流来表示:
I Im1 Im2
(3)
将(1)、(2)式代入(3)式,整理得:
R1I1 R2I2 US R3I3 R4I4 US R2I2 R3I3 R5I5 rI4
(b)对独立节点列 KCL 方程
节点①: I1 I2 I3 IS 节点②: I2 I3 I4 0
对网孔列 KVL 方程,电流源所在支路的电流是已知的,可少列一个网孔的 KVL
方程。
网孔 m1: R1I1 R2I2 R4I4 US
R1
m1 US
m2 I4 R4
④
①
m2
IS
R2 I2
R1 m1 I1
③
I3 ②
US R4
I4
(a)
(b)
(a)对独立节点列 KCL 方程
节点①: I1 I2 I5 0
节点②: I2 I3 I6 0
节点③: I3 I4 I5 0
对网孔列 KVL 方程
网孔 m1: 网孔 m2 : 网孔 m3:
网孔 m2 : R2I2 R3I3 US
答案 2.12
解:图(a)、(b)为同一电路模型,选取了不同的回路列支路电流方程。图(a)选取
网孔作为回路,网孔 2 和网孔 3 包含电流源,电流源的电压 U 是未知的,对包含电
流源的回路列 KVL 方程时必须将此未知电压列入方程。图(b)所取回路只让回路 3
R3
R2 R2
5k 5k
(1)
由已知条件得如下联立方程:
U 2
U1
R3 R1 R3
0.05
(2)
Req
R1
R3
40k
(3)
由方程(2)、(3)解得
R1 38k
R3 2k
再将 R3 代入(1)式得
10 R2 3 k
答案 2.4
解:由并联电路分流公式,得
8 I1 20mA (12 8) 8mA
4(1
50 I1 40 I2 ) I1 (9 4
8V ) I2
0
当上述方程系数矩阵行列式为零时,方程无解,
令
50
40
0
4(1 ) (9 4)
得:
7.25
答案 2.17
解:图(a)、(b)为同一电路模型,选取了不同的回路列回路电流方程。
(a) 在图(a)中以网孔作为独立回路。电流源的两端电压 U 是未知的,应将其直